口服药物的吸收.ppt
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1、2020/1/15,1,第二章口服药物吸收,2020/1/15,2,第一节药物的膜转运与胃肠道吸收,膜转运(membranetransport):物质通过生物膜(或细胞膜)的现象。膜转运是重要的生命现象之一。药物的吸收(absorption):是指药物从给药部位进入体循环的过程。,2020/1/15,3,(一)生物膜的结构细胞膜主要由膜脂、蛋白质和少量糖类组成。膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型1)经典模型由Danielli与Davson提出细胞膜经典模型(classicalmodel)脂质双分子、带电荷的小孔、特殊载体和酶2)液态镶嵌模型由Singer和Nicolson提出生物膜液态镶嵌
2、模型(fluidmosaicmodel)流动性、不对称性、糖脂和糖蛋白3)晶格镶嵌模型由Wallach提出晶格镶嵌模型脂质运动呈小片的点状分布解释了稳定性,一、生物膜结构与性质,2020/1/15,4,上皮细胞膜液态镶嵌模型示意图,2020/1/15,5,(二)生物膜性质,1.膜的流动性构成的脂质分子层是液态的,具有流动性。,2.膜结构的不对称性膜的蛋白质、脂类及糖类物质分布不对称。,3.膜结构的半透性膜结构具有半透性,某些药物能顺利通过,另一些药物则不能通过。,2020/1/15,6,(三)膜转运途径,1.细胞通道转运(transcellularpathway):-药物借助其脂溶性或膜内蛋白
3、的载体作用,穿过细胞而被吸收的过程。-存在多种药物转运蛋白,这是脂溶性药物及一些经主动机制吸收药物的通道,是多数药物吸收的主要途径。,2.细胞旁路通道转运(paracellularpathway)-是指一些小分子物质经过细胞间连接处的微孔进入体循环的过程。-小分子水溶性药物可通过该通道转运吸收。,2020/1/15,7,二、药物转运机制,药物跨膜转运机制示意图,2020/1/15,8,定义:被动转运(passivetransport)是指药物的膜转运服从浓度梯度扩散原理,即从高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程。,1单纯扩散单纯扩散是指药物的跨膜转运受膜两侧浓度差限制过程。单纯扩散属于一级速率过程
4、,服从Ficks扩散定律:dC/dt=-DAk(CGI-C)/h当药物口服后,胃肠道中的浓度大于血中的药物浓度,PDAk/h。则上式可简化为:dC/dt=PCGI,(一)被动转运,2020/1/15,9,2膜孔转运(membraneporetransport):药物通过含水小孔转运的过程。上皮细胞膜上有约0.40.8nm大小的微孔,这些贯穿细胞膜且充满水的微孔是水溶性小分子药物的吸收通道。膜孔内含有带正电荷的蛋白质或吸附有阳离子(如钙离子),其正电荷形成的球形静电空间电场能排斥阳离子,阴离子药物容易通过。,被动转运的特点是:药物从高浓度侧向低浓度侧的顺浓度梯度转运。不需要载体,膜对药物无特殊选
5、择性。不消耗能量,扩散过程与细胞代谢无关,不受细胞代谢抑制剂的影响。不存在转运饱和现象和同类物竟争抑制现象。,2020/1/15,10,定义:借助生物膜上载体蛋白的作用,使药物透过生物膜而被吸收的过程称为载体媒介转运(carrier-mediatedtransport)。,1促进扩散促进扩散(facilitateddiffusion)又称为易化扩散,是指某些物质在细胞膜载体的帮助下,由膜高浓侧向低浓侧扩散的过程(不耗能)。例:甲氨喋呤进入白细胞,2主动转运借助载体或酶促系统的作用,药物从膜低浓度侧向高浓度侧的转运称为主动转运(activetransport)。,(二)载体媒介转运,2020/1
6、/15,11,主动转运的特点有:,-逆浓度梯度转运;-需要消耗机体能量,能量来源主要由细胞代谢产生的ATP提供;-需要载体参与,载体物质通常与药物有高度的选择性;-主动转运的速率及转运量与载体的量及其活性有关,当药物浓度较高时,转运可出现饱和现象;-结构类似物能产生竞争性抑制作用,相似物竞争载体结合位点,影响药物的转运和吸收;-受代谢抑制剂的影响;-有结构特异性和部位特异性。,2020/1/15,12,被动转运与载体媒介转运速率示意图,2020/1/15,13,载体:离子泵:Na-K-ATPCa2+泵I2泵药物外排泵”(drugexfluxpump),P-糖蛋白(P-glycoprotein)
7、:可能量依赖性的将细胞内药物泵出到细胞外。,2020/1/15,14,(三)膜动转运,定义:(membranemobiletransport)是指通过细胞膜的主动变形将药物摄入细胞内或从细胞内释放到细胞外的转运过程。,入胞作用(endocytosis)出胞作用(exocytosis),胞饮作用(pinocytosis):摄取的药物为溶解物或液体吞噬作用(phagocytosis):摄取的物质为大分子或颗粒状物,2020/1/15,15,三、胃肠道的结构与功能,胃肠道是口服药物的必经通道,由胃、小肠、大肠三部分组成。,2020/1/15,16,人体胃肠道解剖图,2020/1/15,17,胃肠道生
8、理和药物吸收,2020/1/15,18,(一)胃,胃黏膜表面虽然有许多褶壁,但由于缺乏绒毛,吸收面积有限,酸性药物可吸收。成人每天分泌约2L胃液。胃液含有以胃蛋白酶为主的酶类和0.4%0.5%的盐酸,具有稀释、消化食物的作用。胃上皮细胞的表面覆盖着一层1.01.5mm厚的黏液层,它主要由粘多糖组成,为细胞表面提供了一层保护层。口服的药物在胃内的停留过程中大部分崩解、分散和溶解。,2020/1/15,19,(二)小肠,小肠由十二指肠、空肠和回肠组成,全长约23,直径约4mm。十二指肠与胃相连,胆管和胰腺管开口于此,排出胆汁和胰液,帮助消化和中和部分胃酸使消化液pH升高。小肠黏膜面上分布有许多环状
9、褶壁(kerckring),并拥有大量指状突起的绒毛(villi)。绒毛是小肠黏膜表面的基本组成部分,长度约0.51.5mm,绒毛内含丰富的血管、毛细血管以及乳糜淋巴管,是物质吸收的主要部位。小肠黏膜固有层疏松结缔组织中的淋巴小结的集合体-派伊尔氏结(Peyerspatches,PPs),与微粒吸收密切相关。,2020/1/15,20,小肠绒毛示意图,小肠微绒毛示意图,(二)小肠,2020/1/15,21,(三)大肠,黏膜上有皱纹但没有绒毛停留时间长:2030h蛋白水解酶相对胃和小肠少的多菌群丰富,厌氧菌400余种:糖苷酶、多糖酶、偶氮还原酶分泌液少,药物释放可获高浓度梯度pH可能比小肠低,2
10、020/1/15,22,一、消化系统因素-1.胃肠液的成分与性质-2.胃排空和胃空速率-3.肠内运行-4.食物的影响-5.胃肠道代谢作用的影响二、循环系统因素三、疾病因素,第二节影响药物吸收的生理因素,2020/1/15,23,(一)胃肠液的成分与性质-pH环境:17.6不等,不同的pH环境决定弱酸性弱碱性物质的解离状态-含有酶类:胃蛋白酶、胰酶能分解多肽及蛋白质物质-胆酸盐:表面活性剂,能增加难溶性药物的溶解度,提高其生物利用度。-粘性多糖蛋白复合物:某些药物可与其结合而使药物不能或不完全吸收。-不流动水层(stagnantlayer):是高脂溶性药物透膜吸收的屏障-溶媒牵引效应(solve
11、ntdrageffect):水分的吸收对药物跨膜转运有促进作用,一、消化系统因素,2020/1/15,24,(二)胃排空和胃空速率,胃排空胃内容物从胃幽门排入十二指肠的过程称为胃排空。胃空速率胃排空的快慢用胃空速率(gastricemptyingrate)来描述。由于小肠表面积大,大多数药物的主要吸收部位在小肠,故胃排空加快,到达小肠部位所需的时间缩短,有利于药物吸收,产生药效时间也加快。胃排空按照一级速率过程进行,服从下式:lgVtlgV0Kemt/2.303胃排空速率与胃内容物体积成正比,2020/1/15,25,影响胃空速率的因素:,食物理化性质的影响:稀的食物快于稠的、液体快于固体;胃
12、内容物粘度、渗透压:低粘度、低渗透压胃内容物,一般胃空速率较大;食物的组成:糖类蛋白质脂肪;药物的影响:服用某些药物如抗胆碱药、抗组胺药、止痛药、麻醉药等使胃空速率都可下降;其他因素:如右侧卧比左侧卧胃排空快,精神因素等也会对胃排空产生影响。,2020/1/15,26,(三)肠内运行,小肠的固有运动有节律性分节运动、蠕动运动和黏膜与绒毛的运动三种分节运动以肠环型肌的舒张与收缩运动为主,常在一段小肠内进行较长时间(20min),很少向前推进,使小肠内容物不断分开又不断混合,并反复与吸收黏膜接触蠕动运动使内容物分段向前推进,速度较慢,通常是到达一个新的肠段,再开始分节运动黏膜与绒毛的运动是由局部刺
13、激而发生的黏膜肌层收缩造成的,有利于药物的充分吸收-肠内运行受到:药物、生理、病理因素的影响,2020/1/15,27,(四)食物的影响,延缓或减少药物的吸收-固体制剂崩解、溶出,扩散,-药物溶解度等-胃排空促进药物的吸收-胆汁分泌:增加了难溶性药物的溶解度而促进其吸收;-胃排空:可延长溶出较慢的药物在胃内滞留;有部位特异性吸收的药物可因食物减慢胃空速率而增加吸收;-血流量增加:药物转运加快,吸收增加,药物的生物利用度增大;-抑制p-gp:柚汁可使苯二氮卓类药物、钙结抗剂和抗组胺药特非那汀的吸收总量增加36倍以上。,2020/1/15,28,(五)胃肠道代谢作用的影响,消化道黏膜内存在着多种消
14、化酶和肠道菌丛产生的酶肠道代谢可在肠腔进行,也可在肠壁发生,既可在细胞内产生,也可在细胞外进行。主要有水解反应、结合反应等,2020/1/15,29,二、循环系统因素,(一)胃肠血流速度-当药物的透膜速率小于血流速率时,透膜是吸收的限速过程;-当透膜速率大于血流速率时,血流是吸收的限速过程。-血流下降,吸收部位运走药物的能力降低,不能维持漏槽状态(sinkstate),药物吸收降低。-在胃肠道中,溶出的药物透膜后不断地被血液循环运走,使胃肠道膜两侧始终维持较高的药物浓度差,这种状态就称为漏槽状态,2020/1/15,30,(二)肝首过作用,在肝药酶作用下,药物可产生生物转化而使药物进入体循环前
15、降解或失活,这种作用称为“肝首过作用”或“肝首过效应(liverfirstpasseffect)”。肝首过效应愈大,药物被代谢越多,其血药浓度也愈小,药效会受到明显的影响。,淋巴液的流速比血流慢得多,约为血流的1/5001/1000。经淋巴系统吸收的药物不经过肝脏,不受肝首过作用的影响。大分子药物、淋巴靶向药物,(三)淋巴循环,2020/1/15,31,三、疾病因素,疾病常造成生理功能紊乱从而影响药物吸收:-胃酸缺乏病人,其胃的pH的变化影响药物从剂型中的溶出及吸收;-腹泻时肠内容物快速通过小肠而能降低药物的吸收,或改变肠绒毛生理功能干扰吸收;-器官组织切除-甲状腺功能障碍-肝脏疾病:-门脉高
16、压症伴有小肠黏膜水肿或结肠异常,影响药物从消化道吸收-肝硬化病人由于肝细胞活性下降及合并门静脉旁路,可引起口服生物利用度的增加,2020/1/15,32,一、解离度和脂溶性,(一)解离度构成消化道上皮细胞膜为类脂膜,它是药物吸收的屏障。通常脂溶性较大未解离型分子容易通过,而解离后的离子型不易透过,难以吸收。pH分配假说(pH-partitionhypothesis):药物的吸收取决于药物在胃肠道中的解离状态和油/水分配系数的学说。,第三节影响药物吸收的物理化学因素,2020/1/15,33,-Hendreson-Hasselbalch方程式:描述胃肠液中未解离型与解离型药物浓度之比是药物解离常
17、数pKa与消化道pH的函数,弱酸性药物:pKapH=lg(Cu/Ci)弱碱性药物:pKapH=lg(Ci/Cu)式中Cu,Ci分别为未解离型和解离型药物的浓度。-通常药物在小肠中的吸收比pH分配假说所预测的值要高,原因有:小肠吸收表面微环境比肠内pH低;小肠吸收表面积大。,2020/1/15,34,(二)脂溶性,胃肠上皮细胞为类脂膜,是药物吸收的通道,也是一层屏障。评价药物脂溶性大小的参数是油/水分配系数(Ko/w,P)。针对单纯扩散的药物,2020/1/15,35,药物脂溶性、分子量与透膜性的关系,2020/1/15,36,药物溶出原理示意图,二、溶出速率,定义:溶出速率(dissoluti
18、onrate)是指在一定溶出条件下,单位时间药物溶解的量。,2020/1/15,37,Noyes-Whitney溶出方程:,(一)药物溶出理论,在胃肠道中,溶出的药物不断地透膜吸收入血,形成漏槽状态(sinkstate)。与Cs相比,C值是很小的,即CsC,C值可忽略不计。影响溶出速度的因素:1.粒径大小2.溶解度3.粘度和温度,2020/1/15,38,(二)影响溶出的药物理化性质,1.药物的溶解度弱酸或弱碱性化合物的溶解度与pH的关系密切,胃肠道不同部位的溶出速率不同。弱酸的总溶解度为:(2-9)HA是未解离的酸性药物的固有溶解度(用C0表示),A-是阴离子浓度。阴离子浓度可用解离常数Ka
19、与C0的乘积表示,则有:(2-10)同理,弱碱性化合物的溶解度为:(2-11)将上述两式分别代入NoyesWhitney方程,则得弱酸性药物的溶出速率方程:同理,弱碱性药物的溶出速率方程:,2020/1/15,39,2.粒子大小-从NoyesWhitney方程可知,药物的粒子大小与溶出速度有一定关系。相同重量的药物粉末,其表面积随粉末粒子直径的减少而增加。-粒径和表面积的关系为:S=(6/d)(W/D),临界粒径(criticalparticlesize,CPS):是指不影响药物吸收的最大粒径,(二)影响溶出的药物理化性质,2020/1/15,40,3多晶型-化学结构相同的药物,由于结晶条件不
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